3. METODOLOGIA
3.5. Amostragem dos parâmetros de qualidade da água do reservatório
ener(t,u) = energia gerada pela usina u no intervalo de tempo t;
dt(t)* = número de segundos do intervalo de tempo t;
pi(u)* = potência instalada da usina u;
fr(u)* = fator de reserva ou índice de disponibilidade de máquinas da usina u;
c0(u)*, c1(u)* = parâmetros da equação da vazão turbinada máxima em função da queda da usina u;
vmaxesp(t,u)* = volume máximo do reservatório da usina u no final do intervalo de tempo t;
vmin(u)* = volume mínimo do reservatório da usina u;
v0(u)* = volume inicial do reservatório da usina u.
Observação: As grandezas assinaladas com (*) são dados de entrada do modelo e encontram-se no item 3.1.4.
BRAÇO DO RIO TIETÊ
BRAÇO DO RIO PIRACICABA CORPO CENTRAL
BARRAGEM
Figura 16 - Localização dos pontos de amostragens de água (Google Earth - 2006).
Fonte: http://earth.google.com/intl/pt/
Tabela 23 - Coordenadas geográficas dos pontos de amostragem de água.
Ponto Latitude Longitude Ponto latitude Longitude 1 S 22 39 27,99 o 48 05 21,66 16 S 22 42 02,45 o 48 12 06,18 2 S 22 38 31,28 o 48 05 53,51 17 S 22 41 44,85 o 48 12 18,64 3 S 22 37 06,77 o 48 05 47,37 18 S 22 42 15,82 o 48 14 48,91 4 S 22 37 43,12 o 48 07 18,01 19 S 22 40 21,66 o 48 15 03,45 5 S 22 37 46,45 o 48 08 46,88 20 S 22 40 03,79 o 48 16 30,23 6 S 22 37 05,91 o 48 10 52,49 21 S 22 41 01,28 o 48 17 26,70 7 S 22 37 10,51 o 48 12 24,41 22 S 22 40 10,70 o 48 19 26,41 8 S 22 35 29,21 o 48 12 46,16 23 S 22 40 02,75 o 48 20 57,14 9 S 22 36 41,91 o 48 14 17,02 24 S 22 38 12,52 o 48 21 28,99 10 S 22 35 38,26 o 48 15 50,48 25 S 22 36 25,08 o 48 21 25,02 11 S 22 35 59,17 o 48 17 14,07 26 S 22 35 43,69 o 48 22 14,68 12 S 22 37 27,65 o 48 19 50,05 27 S 22 35 22,07 o 48 26 22,26 13 S 22 36 55,76 o 48 20 43,01 28 S 22 33 21,42 o 48 29 14,52 14 S 22 42 14,76 o 48 08 58,28 29 S 22 32 48,74 o 48 26 38,36 15 S 22 41 48,06 o 48 10 23,87 30 S 22 31 52,78 o 48 31 14,98
Obteve-se in loco, os parâmetros pH, temperatura, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, profundidade e turbidez, utilizando uma Sonda Multiparâmetros de Monitoramento de Qualidade da Água YSI 6820 (Figura 17) e um aparelho de GPS (Global Positioning System) para o posicionamento da embarcação. Obteve-se os parâmetros no começo do mês de julho de 2006 (estação seca) e no final do mês de novembro de 2006 (estação chuvosa). Os dados obtidos foram comparados com os padrões de classe II da Resolução Nº 357 do CONAMA de 17/03/2005, para verificação do enquadramento do reservatório na referida classe.
Posteriormente, os dados foram introduzidos no software Surfer para realização da análise espaço-temporal dos diversos compartimentos do reservatório com intuito de averiguar a dinâmica espacial das variáveis coletadas em relação à sazonalidade (período seco e chuvoso). Foram testados os métodos de interpolação citados no item 2.4, a saber: inverso do quadrado da distância; regressão polinomial; mínima curvatura; e a krigagem. Após os testes, o método selecionado foi o de interpolação do inverso do quadrado da distância.
Adotou-se este método devido à apresentação de melhores resultados em relação à fidelidade aos dados originais e suavidade das curvas, ao demonstrar aspectos espaço-temporais das informações obtidas.
Os mapas de superfície de tendência (Figura 18), gerados a partir do método selecionado, possuem graduações de cores que indicam em quais compartimentos do reservatório, foram obtidas as maiores concentrações paraas variáveis analisadas. Os pontos de amostragem são representados por seus respectivos valores, sendo que o Surfer gera isolinhas que representam os pontos com valores iguais.
Figura 17 – Sonda Multiparâmetros de Monitoramento de Qualidade da Água YSI 6820.
Figura 18 – Tela de saída dos mapas gerados pelo software Surfer.
4. RESULTADOS
Neste capítulo, são apresentados os resultados do processo de simulação, modelo de otimização e da geração dos mapas, para análise espaço-temporal dos parâmetros de qualidade da água.
4.1.Resultados da simulação computacional dos usos múltiplos do reservatório (Modelo MIKE BASIN)
Os resultados das simulações foram analisados e apresentados sob a forma de gráficos e tabelas, demonstrando o comportamento das variáveis de interesse ao longo do tempo.
Foram simulados três cenários diferentes, para verificar o comportamento do reservatório ao longo do período de análise. Os cenários foram os seguintes:
- Cenário1: a geração de energia e a navegação têm a mesma prioridade;
- Cenário 2: a navegação tem prioridade sobre a geração de energia;
- Cenário 3: a geração de energia tem prioridade sobre a navegação.
Nas Figuras 19, 20 e 21, encontra-se a variação dos volumes armazenados no reservatório para cada um dos cenários simulados.
1000 1500 2000 2500 3000 3500
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
hm³
Variação do armazenamento do reservatório - cenário 1
Armazenamento meta Armazenamento no final do período
Figura 19 – Variação dos volumes armazenados no reservatório – cenário 1.
1000 1500 2000 2500 3000 3500
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
hm³
Variação do armazenamento do reservatório - cenário 2
Armazenamento meta Armazenamento no final do período
Figura 20 – Variação dos volumes armazenados no reservatório – cenário 2.
1000 1500 2000 2500 3000 3500
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
hm³
Variação do armazenamento do reservatório - cenário 3
Armazenamento meta Armazenamento no final do período
Figura 21 – Variação dos volumes armazenados no reservatório – cenário 3.
Percebe-se que os valores dos volumes nos cenários 1 e 2 se mantiveram por todo período igual ou acima da meta de armazenamento do reservatório. Já no cenário 3, os volumes se mantiveram abaixo do volume meta em grande parte do tempo.
Nas Figuras 22, 23 e 24, encontra-se a variação das vazões fornecidas para o atendimento da demanda da UHE Barra Bonita, para cada um dos cenários simulados.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da UHE- cenário 1
Demanda da UHE Vazão fornecida
Figura 22 – Variação das vazões fornecidas para UHE – cenário 1.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da UHE- cenário 2
Demanda da UHE Vazão fornecida
Figura 23 – Variação das vazões fornecidas para UHE – cenário 2.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da UHE- cenário 3
Demanda da UHE Vazão fornecida
Figura 24 – Variação das vazões fornecidas para UHE – cenário 3.
Observa-se que no cenário 2, onde a navegação tem prioridade sobre a geração de energia, ocorreu um número maior de falhas no atendimento à demanda da UHE, se comparado aos cenários 1 e 3, onde a geração de energia tem prioridade igual e maior respectivamente que a navegação.
Nas Figuras 25, 26 e 27, encontra-se a variação das vazões fornecidas para o atendimento da demanda da eclusa, para cada um dos cenários simulados:
0 1 2 3 4 5
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da Eclusa - cenário 1
Demanda da Eclusa Vazão fornecida
Figura 25 – Variação das vazões fornecidas para a eclusa – cenário 1.
0 1 2 3 4 5
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da Eclusa - cenário 2
Demanda da Eclusa Vazão fornecida
Figura 26 – Variação das vazões fornecidas para a eclusa – cenário 2.
0 1 2 3 4 5
jan/31 set/33 mai/36 jan/39 set/41 mai/44 jan/47 set/49 mai/52 jan/55 set/57 mai/60 jan/63 set/65 mai/68 jan/71 set/73 mai/76 jan/79 set/81 mai/84 jan/87 set/89 mai/92 jan/95 set/97 mai/00 jan/03
m³/s
Variação no atendimento à demanda da Eclusa - cenário 3
Demanda da Eclusa Vazão fornecida
Figura 27 – Variação das vazões fornecidas para a eclusa – cenário 3.
Observa-se que nos cenários 1 e 2, a demanda de vazões para a eclusa foi atendida na totalidade do tempo. Já no cenário 3, onde a prioridade era a geração de energia, ocorreram diversas falhas no atendimento a esta demanda, devido ao aumento da vazão turbinada pela usina.
A variação das vazões liberadas (soma das vazões vertidas e turbinadas) a jusante da UHE, para cada um dos cenários simulados, encontram-se nas Figuras 28, 29 e 30.
0 500 1000 1500 2000 2500
jan/31 abr/33 jul/35 out/37 jan/40 abr/42 jul/44 out/46 jan/49 abr/51 jul/53 out/55 jan/58 abr/60 jul/62 out/64 jan/67 abr/69 jul/71 out/73 jan/76 abr/78 jul/80 out/82 jan/85 abr/87 jul/89 out/91 jan/94 abr/96 jul/98 out/00 jan/03
m³/s
Variação das vazões liberadas - cenário 1
Vazões liberadas (vertida + turbinada) Vazão mínima ecológica Vazão defluente máxima
Figura 28 – Variação das vazões liberadas – cenário 1.
0 500 1000 1500 2000 2500
jan/31 abr/33 jul/35 out/37 jan/40 abr/42 jul/44 out/46 jan/49 abr/51 jul/53 out/55 jan/58 abr/60 jul/62 out/64 jan/67 abr/69 jul/71 out/73 jan/76 abr/78 jul/80 out/82 jan/85 abr/87 jul/89 out/91 jan/94 abr/96 jul/98 out/00 jan/03
m³/s
Variação das vazões liberadas - cenário 2
Vazões liberadas (vertida + turbinada) Vazão mínima ecológica Vazão defluente máxima
Figura 29 – Variação das vazões liberadas – cenário 2.
0 500 1000 1500 2000 2500
jan/31 abr/33 jul/35 out/37 jan/40 abr/42 jul/44 out/46 jan/49 abr/51 jul/53 out/55 jan/58 abr/60 jul/62 out/64 jan/67 abr/69 jul/71 out/73 jan/76 abr/78 jul/80 out/82 jan/85 abr/87 jul/89 out/91 jan/94 abr/96 jul/98 out/00 jan/03
m³/s
Variação das vazões liberadas - cenário 3
Vazões liberadas (vertida + turbinada) Vazão mínima ecológica Vazão defluente máxima
Figura 30 – Variação das vazões liberadas – cenário 3.
Percebe-se que, apesar dos valores de vazões liberadas da UHE se manterem na maior parte do tempo entre os limites mínimo e máximo, em todos os cenários ocorreram valores de vazões abaixo da vazão ecológica.
- Índices de desempenho aplicados aos resultados do modelo MIKE BASIN
Para uma melhor compreensão dos resultados gerados pela simulação computacional, realizou-se uma avaliação dos resultados através de índices de desempenho, conhecidos como confiabilidade, vulnerabilidade e resiliência. As Tabelas 24, 25 e 26 apresentam os resultados para cada cenário, respectivamente.
Tabela 24 – Índices de desempenho (cenário 1).
Índices de desempenho – cenário 1
Confiabilidade (%) Vulnerabilidade (%) Resiliência (%)
Armazenamento 100,0 0,0 0,0
Demanda (UHE) 46,9 26,1 26,6
Navegação 100,0 0,0 0,0
Demanda (Eclusa) 100,0 0,0 0,0
Garantia da vazão
ecológica 90,0 18,1 39,9
Tabela 25 – Índices de desempenho (cenário 2).
Índices de desempenho – cenário 2
Confiabilidade (%) Vulnerabilidade (%) Resiliência (%)
Armazenamento 100,0 0,0 0,0
Demanda (UHE) 42,9 24,7 25,2
Navegação 100,0 0,0 0,0
Demanda (Eclusa) 100,0 0,0 0,0
Garantia da vazão ecológica
88,9 19,4 43,4
Tabela 26 – Índices de desempenho (cenário 3).
Índices de desempenho – cenário 3
Confiabilidade (%) Vulnerabilidade (%) Resiliência (%)
Armazenamento 17,9 49,5 6,9
Demanda (UHE) 66,3 24,3 21,5
Navegação 8,3 28,0 5,8
Demanda (Eclusa) 20,6 99,7 7,0
Garantia da vazão ecológica
93,0 19,0 40,3
Observa-se que o cenário 3 obteve resultado insatisfatório, pois apresenta valores extremamente baixos para o armazenamento no reservatório, prejudicando a navegação; o mesmo apresenta valores muito baixos de confiabilidade no atendimento às demandas da eclusa (20,6), e vulnerabilidade muito alta (99,7%). A confiabilidade do atendimento às demandas da UHE é maior do que nos outros três cenários, pois esta tem prioridade sobre os outros usos neste cenário. No entanto, procurou-se buscar o equilíbrio no atendimento de todas as demandas, fato que pode ser observado nos cenários 1 e 2. Percebe-se que os índices de desempenho para os dois cenários são similares. A confiabilidade, vulnerabilidade e resiliência, no atendimento da demanda da UHE no cenário 1, as quais apresentaram valores de 46,9%, 26,1% e 26,6%, são similares às do cenário 2, com valores de 42,9%, 24,7% e 25,2%. Portanto, o cenário 1 foi definido como o melhor entre os três cenários analisados, pelo fato de dar igual prioridade aos dois usos principais da água do reservatório.